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氧化锆增韧羟基磷灰石纳米复相多孔生物陶瓷的制备与性能
以过氧化氢为成孔剂将羟基磷灰石、氧化锆、氧化钇粉料按比例混和、成型、烧结制备出氧化锫增韧羟基磷灰石纳米复相多孔生物陶瓷材料,并与纯羟基磷灰石材料的理化性能进行比较.通过阿基米德法测定成型压力为15 MPa所制备的纯羟基磷灰石和多孔生物陶瓷的孔隙率分别为26%和28%.X射线衍射分析表明多孔生物陶瓷材料的物相组成为羟基磷灰石和四方氧化锆相;扫描电镜观察多孔生物陶瓷形貌具有多孔结构;通过万能材料试验机测定在成型压力15 MPa条件下所制备多孔生物陶瓷和纯羟基磷灰石的抗弯强度分别为48.7 MPa和30.8 MPa;弹性模量分别为3 851.27 MPa和3 071.58 MPa;断裂韧性分别为0.34 MPa·m1/2和0.09 Mpa·m1/2.
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烧成温度对可控多孔生物陶瓷制备技术的影响
目的:观察烧成温度对多孔生物陶瓷制品孔结构、显气孔率与容重、水渗透率、收缩率以及压缩强度的影响.方法:实验于2002-09/2005-09在武汉理工大学生物中心和重庆邮电大学生物实验中心完成.采用可控多孔生物陶瓷制备技术,改变烧成温度,其他因素(如成型工艺、升温速度和保温时间等)不变,分别制得不同的样品;用电子扫描显微镜观察孔道和屯表面形貌;根据GB?T1964～1967-1996和GB/T1969～1970-1996测量显气孔率、容重;用自制水渗透率测定仪测定水渗透率;用体积法测定收缩率.用ASTM材料强度测试机测定压缩强度.结果:①烧成温度对孔结构的影响:在900℃以内时烧成温度的变化对大孔的影响不明显,仍然在500μm左右,但当烧成温度增加到1 000℃,大孔变小到400 μm左右.烧成温度的变化对小孔的影响比较明显,小孔明显增大,当烧成温度800℃增加到1 000℃时,小孔从10 μm左右增大到20～30 μm左右.烧成温度的变化对微孔的影响也比较明显,小孔明显增大,当烧成温度800℃增加到1 000℃时,小孔从4 μm左右增大到6 μm左右.②烧成温度对显气孔率及容重的影响:随着烧成温度的提高,样品的显气孔率下降幅度增大,容重的增加幅度增大.③烧成温度对水渗透率的影响:随着烧成温度的提高,样品的水渗透率下降幅度增大,容重的增加幅度增大.④不同烧成温度对收缩率的影响:随着烧成温度的提高,样品的收缩率增大.⑤烧成温度对压缩强度的影响:随着烧成温度的提高,压缩强度增大.而在800℃以后继续升温,压缩强度急剧增大.结论:烧成温度对孔结构、显气孔率与容重、水渗透率、收缩率以及压缩强度有着重要的影响,为了保证成品有较好的孔结构、较高的显气孔率的同时具有一定的机械强度,烧成温度选择在850℃左右较佳.
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磷酸三钙多孔生物陶瓷复合自体骨髓间充质干细胞修复股骨头坏死模型的超微结构观察
背景:股骨头坏死病灶清除后的骨缺损难以修复,磷酸三钙多孔生物陶瓷与兔骨髓间充质干细胞的复合培养体内成骨的超微结构仍不明确.目的:通过观察磷酸三钙多孔生物陶瓷与兔骨髓间充质干细胞复合培养体内成骨的超微结构,了解其在股骨头缺损修复中的成骨效应,验证磷酸三钙多孔生物陶瓷作为组织工程载体材料的可行性.设计、时间及地点:随机对照开放性动物体内实验,于2008 02,08在中日友好医院骨坏死与骨循环实验室完成.材料:体外培养兔骨髓问充质干细胞,并与β-磷酸二钙多孔陶瓷材料复合共同培养2周.方法:新西兰大白兔30只,随机分为3组,制作股骨头坏死缺损模型后,空白对照不作填充,磷酸三钙组填充磷酸三钙多孔生物陶瓷,磷酸三钙+骨髓间充质工细胞组填充磷酸三钙多孔生物陶瓷和骨髓间充质干细胞的复合物.主要观察指标:通过环境扫描电镜观察骨髓间充质干细胞与材料的复合情况;回植体内6,12周后.取材,通过电镜观察磷酸二钙多孔生物陶瓷和骨髓间允质十细胞体内成骨的超微结构,了解材料降解及骨组织的替代过程.结果:磷酸三钙多孔生物陶瓷与骨髓间充质干细胞复合培养良好.空白对照组缺损区6,12周均见纤维组织结构,无骨小梁结构;磷酸三钙组6周材料和骨基质交界不清,材料开始降解,12周材料与周围组织边界模糊,材料部分降解,多孔框架结构不清:磷酸二钙+骨髓间允质干细胞组6周新生骨从宿上骨长出,12周可见成熟骨组织的连续平行纤维结构网络,材料降解,表面有较多的成骨细胞.后2组在股骨头缺损修复成骨方面优于空白对照组,磷酸三钙+骨髓间充质干细胞组成骨更佳.结论:磷酸三钙多孔生物陶瓷是良好的组织上程支架材料,易与骨髓问充质干细胞复合,可用于股骨头坏死骨缺损的修复.
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升温速度对多孔生物陶瓷特性的影响
目的:观察升温速度对多孔生物陶瓷孔结构、显气孔率与容重、水渗透率、收缩率以及压缩强度的影响.方法:实验于2005-09/2007-09在武汉理工大学生物中心和重庆邮电大学生物实验中心完成.①在保温时间为2 h,烧成温度为850 ℃条件下,有机泡沫微球与骨料质量配比为0.25时,粘结剂的添加量为20%,升温速度分别为30,60,90,120,150和200 ℃/h条件下,采用有机泡沫微球作为成孔剂的热压铸多孔陶瓷的制备方法制得不同样品.②用电子扫描显微镜观察孔道和表面形貌;根据GB/T1964-1967.1996和GB/T1969～1970-1996测量显气孔率、容重;用自制水渗透率测定仪测定水渗透率;用体积法测定收缩率;用ASTM材料强度测试机测定压缩强度.结果:①升温速度变化对孔径＞100 μm大孔的影响明显,对孔径＜50 μm小孔的影响不明显,对晶体的长大影响也明显.②随着升温速度从30 ℃/h提高到150 ℃/h,显气孔率从72%增加到82%,容重从0.89×103 kg/m3下降0.52×103 kg/m3,水渗透率从12×10-3 cm2增加到25×10-3 cm2,收缩率27%从减少到23%,抗压强度从17.3 MPa降低到1.59 MPa.结论:升温速度对孔结构、显气孔率与容重、水渗透率、收缩率以及抗压强度有着重要的影响,为了保证成品有较好的孔结构、较高的显气孔率的同时具有一定的机械强度,升温速度选择在120 ℃/h左右较佳.
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可控多孔生物陶瓷浆料制备工艺对成品的影响
在可控多孔生物陶瓷制备技术中,浆料制备工艺对成品有着重要的影响.为了得到这具体影响,特对它研究和探讨.研究结果表明,有机泡沫微球是否预处理,加料顺序,浆料的流动性对成品有着重要的影响.
关键词： 可控多孔生物陶瓷制备技术 多孔生物陶瓷 浆料制备工艺 -
多孔生物陶瓷与PVA水凝胶复合材料的制备与力学性能分析
目的 将多孔生物陶瓷和聚乙烯醇(PVA)水凝胶交联成为一个仿生软骨-硬关节双层结构,并对该结构的微观形貌和力学性能进行分析.方法 以羟基磷灰石(HA)为基体,采用添加碳酸氢铵( NH4HCO3)晶粒造孔的方式制备不同孔隙率的多孔羟基磷灰石生物陶瓷,以聚乙烯醇(PVA)为主要原料,环氧丙烷为交联剂,在多孔生物陶瓷表面及基体内交联制备出PVA水凝胶形成双层结构,对试样的断口形貌进行表征,对试样的拉伸强度和剪切强度等性能进行测试分析.结果 交联的PVA水凝胶可以渗入到生物陶瓷基体表层以下的孔隙中,并且陶瓷基体和PVA水凝胶有很好的结合.随着多孔生物陶瓷孔隙率的增大,试样的大拉伸和剪切负载均增大,平均孔隙率为70％试样的大拉伸和剪切负载分别为153.61N和64.46 N;而相应的拉伸和剪切强度略有下降,平均孔隙率为30％试样对应的大拉伸和剪切强度分别为2.12 Mpa和1.13 Mpa.两者的失效形式均是因为裂纹的扩展,断口的微观形貌表明,断裂面存在明显的裂纹和内部缺陷,同时可观察出裂纹源和扩展方向.结论 考虑到多孔生物陶瓷基体的强度,平均孔隙率为50％的多孔生物陶瓷的渗入效果适中,试样的拉伸强度和剪切强度、多孔生物陶瓷基体的压缩强度也有一定的保证,选择孔隙率为50％的试样较为合适.
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去甲斑螯素复合人工骨的理化性质及体内置入实验
[目的]测试复合去甲斑螯素(NCTD)的生物陶瓷理化性能并研究NCTD复合人工骨对成骨性能的影响和生物安全性.[方法]将10 μg/ml的NCTD溶液,浸泡多孔生物陶瓷,并风干、冷冻干燥.分别对复合NCTD多孔生物陶瓷及普通生物陶瓷进行理化数据测量,包括气孔率、力学强度、钙磷比测定.将NCTD生物陶瓷置入骨缺损模型动物体内,取出标本进行组织学V-G染色,观察其对成骨性能的影响.定期检测动物的血常规、肝功能,评价置入物的生物毒性.[结果]复合NCTD后生物陶瓷,钙磷比由1.51变为1.49,力学强度由3.28 MPa变为3.20MPa,空白与复合NCTD陶瓷上述指标差异均无统计学意义(P＞0.05).随置入时间延长,组织切片显示两组置入物残余明显减小,而新生骨量增加.在置入空白与复合NCTD生物陶瓷后,白细胞及血清谷丙转氨酶术前、术后1周、术后2周各时间点无明显变化,两组间差异无统计学意义(P＞0.05).[结论]复合NCTD后的多孔生物陶瓷理化性质较普通生物陶瓷无差异.具有良好的促骨生长能力,无生物毒性.
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多孔生物陶瓷在胫骨平台骨折治疗中的应用
2003年9月至2005年4月,我们采用切开复位、多孔生物陶瓷(β-TCP人工骨,武汉华威生物材料工程开发公司)代替自体骨移植加解剖支撑钢板内固定治疗胫骨平台骨折16例,取得良好的效果,现报告如下.
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几种β-TCP多孔生物陶瓷的制备方法比较
为获得性能更优的多孔生物陶瓷制备方法.分别实验凝胶注模成型、有机泡沫微球热压铸成型和发泡法成型三种β-TCP多孔生物陶瓷的成型方法.得到三种制品的性能参数,并进行了比较.三种制品各自的特性,凝胶注模成型能够获得较高的气孔率和渗透率;有机泡沫微球热压铸成型不仅能够得到较好的气孔率和渗透率,而且工艺比较简单;发泡法成型能够得到较高的压缩强度.
